四川九寨沟草地金矿床成矿物质来源分析

霍加庆，盛德波，王　彬，肖　亮

四川九寨沟草地金矿床成矿物质来源分析

霍加庆，盛德波，王彬，肖亮

（四川省地质矿产勘查开发局四〇五地质队，四川 都江堰 611830）

四川九寨沟草地金矿床位于我国著名的“陕甘川金三角”卡林-类卡林型金矿成矿带内。赋矿岩石主要为花岗斑岩及构造角砾岩。至今，矿床的成矿物质来源仍存在争议。本文通过分析金矿体中黄铁矿和毒砂的硫、铅同位素组成及特点，判断矿床的成矿物质来源。结合前人研究成果认为，泥盆系三河口组、石炭系及碧口群是矿石中铅同位素的来源。

金矿床；同位素；成矿物质来源；九寨沟

图1　西秦岭大地构造格局及勉略构造带地质简图SQB-南秦岭板块；YZ-扬子板块（a、b据陈衍景等，2004；c据Dongetal.，2011），本文略有改动）

1　矿床地质背景

秦岭造山带自南向北为扬子板块北缘的造山带前陆冲断褶带、秦岭微板块和华北板块南缘［1］，该三板块被勉-略缝合带及商-丹缝合带分隔开，四川省九寨沟县草地金矿床就处于勉-略缝合带内［2］（图1）。该区是我国著名的“陕甘川金三角”卡林-类卡林型金矿成矿带。

草地金矿区内主要出露地层有泥盆系中统三河口组第三岩性段（D21s3），石炭系上统（C2）、二叠系第三岩性段（P12～3），呈近东西向展布。矿床受松柏-犁坪断裂及其次级断裂控制。赋矿体主要赋存在花岗斑岩脉及岩脉与白云质灰岩接触带内，部分矿体赋存于石炭系构造角砾岩、白云质灰岩中。

已有研究资料显示：①深部岩浆水与古地热流体混合并沿松柏-犁坪大断裂上升侵位，萃取矿源层中的金等物质，运移沉积富集成矿［3］；②燕山晚期花岗岩为金成矿提供了热源，并在岩浆后热液阶段提供了物质来源［4］③岩浆活动为矿床的形成提供了部分物源及热源［5］。

目前草地金矿床关于成矿物质来源的研究相对较少，且存在争议：①岩浆岩为矿床提供了物质来源；②沉积地层为矿床提供了物质来源。

图 2 硫化物硫同位素分布直方图

2　成矿物质来源分析

2.1硫同位素组成及硫的来源

矿区矿石中，黄铁矿以多种形态出现，例如它形、立方体、五角十二面体等。甚至在同一成矿阶段也有多种黄铁矿晶型的存在（表1）。黄铁矿在不同成矿阶段及不同形态特征的δ34S如图2及表2所示。在沉积期，黄铁矿呈它形-立方体，黄铁矿形成

表1　不同晶形黄铁矿的硫同位素值表

温度小于200℃，且热液流体的过饱和度低，物质供应不足，δ34S的值范围为-4.2‰～12.7‰；在主成矿期早阶段黄铁矿和主成矿期主阶段黄铁矿及毒砂多呈五角十二面体或八面体，立方体及它形晶较少，表明黄铁矿形成温度为200～300℃，热液流体过饱和度高，且物质供应充分，而δ34S范围为-4.2‰～3‰，比成岩期范围窄；成矿晚阶段δ34S值范围-6.6‰～-4.5‰。根据Barnes（1997）共生硫化物的同位素分馏公式计算，可以得到成矿早、中、晚阶段的硫具有同一来源。

表2　草地金矿床围岩和矿体硫化物硫同位素测试结果

表3　草地金矿床围岩和矿体硫化物铅同位素测试结果

对草地金矿床同位素结果进行研究，可知成岩期黄铁矿同位素值特征具有沉积硫的特点［6］，阎凤增等（2010）认为灰岩的黄铁矿δ34S和当时海水中的δ34S值相近［7］，灰岩中的硫应为沉积硫。成矿早阶段的黄铁矿δ34S值和成矿主阶段同一样品不同晶型的黄铁矿δ34S值较为接近，而该两个阶段的δ34S值范围较集中，说明该阶段硫源和成岩期硫源是不同的［8］。成矿晚阶段的辉锑矿与早、主阶段的黄铁矿δ34S值相似，应该为同一硫源。

经过分析，认为成矿流体是在区域变质作用下由黄铁矿释放出的金、砷、硫等成矿元素而形成的，流体沿断裂形成的裂隙运移并沉淀，从而形成含砷丰富的金的黄铁矿及毒砂载体。而且，矿物中的硫同位素性质不仅取决于成矿流体中硫同位素特征（即硫源特征），还取决于成矿流体在富集沉淀时自身或与围岩发生的一系列反应以致达到平衡的过程中对其性质的影响，所以在成矿期的硫同位素性质已与成岩期硫同位素性质发生了的变化。

图3　草地金矿床围岩和矿体硫化物铅同位素图解

2.2铅同位素组成及铅的来源

通过对成矿早阶段、成矿主阶段及成矿晚阶段黄铁矿及毒砂的铅同位素分析，对矿石矿物中铅源进行了探讨。

黄铁矿和毒砂形成后，不会有显著的放射性成因的铅同位素进入矿物，所以其性质可以反映出物源区的铀-钍-铅元素组合特征。而且铅的原子质量较大，铅的不同同位素之间的质量差别较小，所以，在铅同为素因区域变质作用从原岩中进入成矿流体时不会发生同位素的分馏作用，在随成矿热液运移并沉积富集时，铅同位素也不会随成矿流体的物化条件变化而变化。相对而言，铅同位素是比较稳定的。所以，在矿石中的铅同位素组成只受到铅源组成、铀/铅比值及钍/铀比值和形成时间的影响。

表4　草地金矿床围岩及硫化物 Pb 同位素组成统计表

所以通过对矿石铅同位素组成的分析可以推断出源区的铀-钍-铅组成，从而获得与成矿物质来源有关的信息［9］。围岩含有一定量的铀和钍，成矿后衰变产生的放射成因的铅对铅同位素的对比会产生一定的影响。因此，用全岩实测值与矿石铅对比会产生误差，须对其进行修正。计算中使用的年龄为金矿的形成年龄为190 Ma。草地金矿床在成矿期的黄铁矿和毒砂的铅同位素比值见表4，经过与酸性岩浆岩脉、泥盆系三河口组、石炭系及前震旦系碧口群的铅同位素进行对比发现，泥盆系三河口组、石炭系及碧口群是矿石中铅同位素的来源。成矿期不同阶段的铅同位素值较为一致，没有明显的演化规律。

3　结论

研究表明，成岩期前震旦系碧口群、泥盆系三河口组、石炭系地层具有较高的砷、金的元素背景值，在区域变质作用下，地层中的砷、金等元素被萃取到成矿流体中，沿断裂裂隙运移并沉淀在浅地表部位，形成含金硫化物矿物。在成矿期的主阶段，地层中的黄铁矿为达到新的平衡，与围岩发生反应，可能提供了金的来源。

根据成矿期早阶段、主阶段、晚阶段的黄铁矿的硫同位素值范围，用Barnes共生硫化物的同位素分馏公式计算，得出三个成矿阶段的硫来自同一硫源。

草地金矿床在成矿期的黄铁矿和毒砂的铅同位素比值与酸性岩浆岩脉、泥盆系三河口组、石炭系及前震旦系碧口群的铅同位素进行对比发现，泥盆系三河口组、石炭系及碧口群是矿石中铅同位素的来源。成矿期不同阶段的铅同位素值较为一致，没有明显的演化规律。

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Ore Material Source of the Caodi Au Deposit in Jiuzhai Valley， Sichuan

HUO Jia-qing SHENG De-bo WANG Bin XIAO Liang
（No. 405 Geological Team， BGEEMRSP， Chengdu 611830）

The Caodi Au Deposit in Jiuzhai Valley， Sichuan lies in Carlin-type Au metallogenic belt，Shaanxi-Gansu-Sichuan Golden Triangle Area. Au-bearing rocks consist mainly of granite porphyry and tectonic breccia. Pb and S isotopic compositions for pyrite and arsenopyrite indicate that ore material was derived from the Middle and Late Proterozoic Bikou Group and Devonian Sanhekou Formation as well as Carbonaceous.

Au deposit； isotopic composition； ore material source； Caodi； Jiuzhai Valley

P618.51

A

1006-0995（2015）04-0496-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.04.004

2014-09-18

霍加庆（1976-），男，四川省盐亭县人，工程师，主要从事固体矿产勘查及技术管理工作